가스 절연 링 메인 유닛에 피뢰기 또는 전압 변환기를 설치하는 구현 방안

절연 유형에 따라 링 메인 유닛(RMUs)은 가스 절연형 또는 공기 절연형으로 분류할 수 있습니다. 전자는 주 회로 구성 요소를 저압 가스(주로 SF₆ 또는 혼합 가스)로 충전된 밀폐된 금속 케이싱에 설치하며, 입출력 라인에 케이블 단자를 사용합니다. 우수한 절연성, 소형 크기, 모듈식 설계 덕분에 10kV 야외 배전 변전소 및 조립식 변전소에서 널리 사용됩니다. 그러나 완전히 절연되고 소형인 특성 때문에 특정 일반적인 변전소 레이아웃에서는 적용 가능성이 제한적입니다.

​1. 가스 절연형 RMU의 문제점​

도표 1은 전형적인 배전 변전소 설계를 보여줍니다. 여기서 부하 스위치-퓨즈 조합 캐비닛에는 번개 방지기, 전압 변환기(VT) 캐비닛에는 두 개의 10/0.1/0.22kV 캐스트 수지 VT가 필요합니다. 프로젝트에서 슈나이더의 RM6이나 ABB의 Safenng 같은 가스 절연형 RMU를 선택하면 설계 요구 사항을 완전히 충족할 수 없습니다.

​1.1 부하 스위치-퓨즈 캐비닛에 번개 방지기 설치의 어려움​

부하 스위치 입출력 캐비닛의 경우 두 브랜드 모두 IEC 60137에 준하는 Type-C 부싱과 충분한 케이블 구획 공간을 제공하여 플러그인 T형 케이블 액세서리와 플러그인 번개 방지기를 설치할 수 있습니다. 부하 스위치-퓨즈 캐비닛에서는:

• ​Safenng: 수평으로 장착된 퓨즈(도표 2)는 케이블 공간을 유지하여 플러그인 번개 방지기를 설치할 수 있게 합니다.
• ​RM6: 수직으로 장착된 퓨즈(도표 3)는 케이블 공간을 차지하고 Type-A 부싱은 엘보/직선형 액세서리만 가능하게 합니다. 플러그인 번개 방지기를 설치할 공간이 없으며, 엘보/직선형 액세서리와 호환되는 시장에서 판매되는 번개 방지기가 없습니다.

​1.2 VT 캐비닛에 VT 설치의 어려움​

표준 VT 캐비닛은 V 연결 구성(듀얼 윈딩, 10/0.1kV 계측용, 10/0.22kV 전원 공급용; ≥1000VA 2차 출력)을 위한 세 개의 고압 퓨즈 유닛과 두 개의 단상 VT가 필요합니다. 공기 절연형 RMU(예: 슈나이더 SM6)는 충분한 공간(500×840×950mm)을 제공하지만, 가스 절연형 RMU는 소형 케이블 구획(~400×350×700mm)으로 인해 케이블 액세서리, 연결 케이블, 노출된 퓨즈, VT 또는 125mm 위상간/대지 간격을 확보하기에 충분하지 않습니다.

제조업체들은 일반적으로 부하 스위치 캐비닛 옆에 비어 있는 캐비닛을 추가하여 VT와 퓨즈를 수용하고 이를 케이블로 연결합니다. 그러나 이 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있습니다:

• VT 유지 관리 시 기계적 잠금 장치 부재로 인한 안전성 저하.
• 야외 변전소의 컴팩트함과 미관 저하.

​2. 번개 방지기 설치 해결책​

​2.1 번개 방지기 생략​

DL/T 620-1997 교류 전기설비의 과전압 보호 및 절연 조정은 공중선에 연결된 50m 이상의 케이블에 대해 서지 방지기를 규정하고 있습니다. 50m 이하의 케이블은 한쪽 끝에만 서지 방지기를 설치할 수 있습니다. 그러나 표준은 10kV 가스 절연형 RMU의 플러그인 케이블 헤드에 서지 방지기를 명시적으로 요구하지 않습니다.

현대 도시 건물은 광범위한 번개 보호 네트워크를 갖추고 있어 번개 침입 위험이 줄어듭니다. 도시에서는 공중선 연결이 드물어 케이블 핵심에 직접적인 번개 서지가 발생할 가능성은 낮습니다. 국제적인 관행(예: T형 서지 방지기 액세서리)은 도시 지역에서 종종 생략되며, 저장성에서 가스 절연형 RMU는 수년 동안 서지 방지기 없이 안정적으로 작동합니다. 따라서 ​도시의 가스 절연형 RMU 변전소에서는 서지 방지기를 생략할 수 있습니다.

​2.2 서지 방지기 선택 기준​

공중선에 연결된 50m 이상의 케이블이 있는 교외/농촌 전력망에서는 서지 방지기를 설치해야 합니다. 순수한 부하 스위치 장치의 경우 대부분의 제품이 충분합니다. ​부하 스위치-퓨즈 장치의 경우 서지 방지기 공간을 확보하기 위해 ​수평으로 배열된 퓨즈​를 지정해야 하며, 후속 개조 문제를 피할 수 있습니다.

​3. 전압 변환기 설치 해결책​

VT 캐비닛의 소형화를 위해서는 ​전기적 절연​과 ​공간 제약을 해결해야 합니다.

​3.1 전기적 절연 해결​

공기 절연형 RMU의 표준 퓨즈/VT를 가스 절연 구획에 사용하면 간격 기준을 위반하게 됩니다. 해결책은 ​절연 적합 부품, 예를 들어 ​JSZV16-10R VT를 채택하는 것입니다. 특징은 다음과 같습니다:

• 완전 절연을 위한 통합 미국식 케이블 액세서리.
• 고압 단자에 내장된 교체 가능한 퓨즈.
• 정격 전압: 10/0.1/0.22kV.

​배선 구성:

• 부하 스위치 측: 유럽식 접촉 가능한 T형 액세서리.
• VT 측: VT 퓨즈와 호환되는 미국식 20kV 접촉 가능한 엘보 액세서리.
• 도표 4는 VT와 미국식 액세서리를 보여줍니다.

모든 구성 요소는 완전히 절연되어 접촉 가능합니다. JSZV16-10R VT의 크기는 (소형 야외 RMU용으로 설계됨) 220V 출력을 ≤2×400VA로 제한합니다—DC 배터리 충전 및 조명에 충분합니다.

​3.2 공간 제약 해결​

검증된 레이아웃은 VT와 케이블 액세서리가 필요한 공간이 충분하지 않음을 확인했습니다. 두 가지 해결책이 테스트되었습니다:

1. ​상단 장착 VT 상자: 외부 케이블과 VT 유지 관리 시 안전성 저하(기계적 잠금 장치 위반).
2. ​하단 장착 VT 베이스(실시됨)​:
• 케이블 구획을 아래로 확장합니다.
• 높이: 400mm, 700mm 높이의 케이블 구획과 호환됩니다.
• 유지 관리를 위한 기계적 잠금 장치를 가능하게 합니다.

​결과: 이 설계는 안전한 설치와 유지 관리를 보장하면서 가스 절연형 RMU의 컴팩트함을 유지합니다.